Warum werden Treibstofftanks von unten befüllt?

Es scheint die Norm zu sein, Kraftstoff- und Oxidationsmitteltanks von unten (schnell) zu füllen. Auf dieser Zeichnung der Saturn S-IC-Stufe können Sie beispielsweise die LOX- und RP-1-Füllventile am Boden der jeweiligen Tanks sehen (schwer zu lesen - klicken Sie sich durch, um Bilder mit höherer Auflösung zu sehen; die Füllventile sind in der Nähe die AB- und CD-Ebenenmarkierungen):

S-IC-Zeichnung

(Quelle: Mike Jetzer/heroicrelics.org - Bilder mit höherer Auflösung verfügbar )

Der LOX-Tank der SII-Stufe hatte das Füllventil unten, aber das LH2-Füllventil scheint sich oben zu befinden (siehe Abbildungen 50 bzw. 60 in diesem Dokument , von hier aus ).

Diese Antwort in Bezug auf STS zeigt auch, dass der externe STS-Tank von unten befüllt werden muss.

Naiverweise würde ich denken, dass das Befüllen von oben viel einfacher ist, da Sie den Druck des bereits im Tank befindlichen Treibmittels nicht bekämpfen müssen, weder mit einer Pumpe noch indem Sie den Vorratstank höher als den Zieltank (kommunizierende Gefäße) stellen ).

Was ist die Motivation, die Tanks von unten zu füllen?

Ich weiß nicht, wie ich eine Quelle dafür finden soll, aber es liegt einfach daran, dass sich dort der Tankauslass befindet und das Hinzufügen eines großen, doppelten Einlassventils / -rohrs oben das Gewicht erhöhen würde.
@OrganicMarble "Auslass" wie in "geht zu den Motoren" oder "Auslass" wie in "Abfluss"? Ich denke, es ist sinnvoll, Abfluss und Füllen zu kombinieren, wenn diese Flüsse vergleichbar sind.
Geht zu den Motoren. Siehe auch space.stackexchange.com/q/39342/6944
„Ich würde denken, dass das Befüllen von oben viel einfacher ist, da man nicht gegen den Druck des bereits im Tank befindlichen Treibmittels ankämpfen muss“: Das Gegenteil ist der Fall. Bis der Tank vollständig gefüllt ist, ist der Druck des Treibmittels in einer Leitung, die zum oberen Rand des Tanks führt, größer als der Druck des Treibmittels am Boden des Tanks.
@OrganicMarble interessantes und relevantes Diagramm für STS. Wo genau die Ventile sitzen, kann ich aus den Saturn-Diagrammen nicht entnehmen. Wenn sie auch im Motor prall sind, akzeptiere ich das Argument der Kostenersparnis/Aufwandersparnis! (vorausgesetzt, die Entlüftungs- und Nachfüllventile sind viel kleiner)
Anscheinend konnte ich beim Schreiben dieser anderen Antwort nie einen guten Schaltplan für das Laden von Apollo finden.
@ChristopherJamesHuff meine Intuition mag hier falsch sein (Physik der High School?), Aber trägt die Masse des Kraftstoffs im Tank nicht auch zum Druck am Füllpunkt bei? Oder ist es nur die Spalte direkt über dem Füllpunkt?
@Ludo nur die Spaltentiefe zählt. Eine nach oben verlaufende Linie fügt eine Säulentiefe hinzu, die der Tankhöhe entspricht, eine nach unten verlaufende Linie fügt nur den aktuellen Füllstand im Tank hinzu.
@ChristopherJamesHuff Statisch sinnvoll, auch dynamisch? Ich komme mir jetzt irgendwie blöd vor... :-o
Dynamisch haben Sie auch die Tatsache, dass Sie Treibmittel auf die Oberseite des Tanks heben und hineinfallen lassen. Je nach Treibmittel kann dies interne Strukturen beschädigen, übermäßige Vibrationen verursachen, Schaum bilden, das Treibmittel erhitzen usw. und füllen Auf der Unterseite können Sie die gleichen Rohrleitungen zum Ablassen verwenden.
@ChristopherJamesHuff Scheint mir eine vernünftige Antwort zu sein, schreiben Sie es auf (auch wenn es mich dumm aussehen lässt ;-) Ich werde immer noch versuchen, die tatsächlichen Ventilpositionen zu überprüfen. Das Argument von OrganicMarble gilt ebenfalls.

Antworten (1)

Es braucht tatsächlich weniger Pumpleistung, um einen Tank von unten zu füllen. So wie der Druck, den ein Taucher erfährt, von seiner Tiefe abhängt, hängt der Druck am Boden eines Gefäßes (ob ein Tank oder eine vertikale Rohrleitung) nur von der Säulentiefe der Flüssigkeit in diesem Gefäß ab. Der Druck in einer Leitung, die zum oberen Rand des Tanks führt, ist gleich dem Druck am Boden eines vollständig gefüllten Tanks, der Boden des Tanks hat einen niedrigeren Druck, bis er vollständig gefüllt ist.

Wenn Sie von oben füllen, heben Sie Treibmittel an die Oberseite des Tanks und lassen es hineinfallen. Diese zusätzliche Energie muss irgendwo hin und kann möglicherweise interne Strukturen beschädigen, übermäßige Vibrationen verursachen, Schaum bilden und übermäßig erhitzen Treibmittel usw.

Schließlich müssen Sie die Tanks nicht nur füllen, sondern auch entleeren können. Wenn Sie von unten füllen, können Sie dieselben Leitungen zum Entleeren verwenden und möglicherweise einen Teil davon mit den Leitungen zu den Motoren teilen.

Warum werden Treibstofftanks von unten befüllt?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 2v